CN110120486A - 一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池及加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池及加工方法，包括：正极片、负极片、隔膜、电解液和作为外壳的铝塑复合膜，所述的隔膜为混涂型隔膜，混涂型隔膜包括单层PE膜、陶瓷涂层和PVDF混涂层，陶瓷涂层为α晶型Al2O3小颗粒，PVDF混涂层为偏氟乙烯均聚物，当电池电池第一次激活，混涂型隔膜在液态电解液浸泡下溶胀凝胶化，厚度被压缩50%。一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池的加工方法,电池第一次激活温度为50℃至80℃，所述压力为0.3MPa至1.5MPa，所述电流为0.1C至2C。本发明能够采用较厚的隔膜达到较薄的隔膜效果，有效的避免了电芯短路、压降过大、硬度差，改善长循环寿命，降低生产成本。

Description

一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池及加工方法
技术领域
本发明涉及软包锂离子电池，特别是涉及一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池及加工方法。
背景技术
随着锂电行业的迅猛发展，锂离子电池以高能量密度、体积小、重量轻等优势成为当今锂电行业的热门话题，各知名电池企业纷纷推出高能量锂电池。高能量锂电池意味着同等体积情况下要求其能发挥出来的能量更多，这涉及到正负极材料必须具有更高的体积能量密度及更有效的空间利用率。
由于软包锂离子电池的正极材料主要为三元镍钴锰或钴酸锂，负极材料使用石墨，这些正负极材料的容量均有一定的局限性。而为了提高容量，最直接的方法是尽量在电池里增加正负极材料的含量，同时减少辅材的体积占比,即引进更薄的材料，保留足够空间容纳电解液，避免电池性能下降。电池隔膜纸作为锂离子电池空间占比第三的固态物质，也是影响锂电池性能的关键因素之一。目前商业上广泛应用的隔膜制法工艺主要是干法、湿法，厚度主要为12μm至26μm之间，更薄的隔膜如10μm因制程能力有限，粉尘异物等会引起电池短路、压降过大甚至起火，严重影响电池生产合格率和安全使用性。
发明内容
本发明的目的就是针对上述问题，提供一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池及加工方法。
本发明所采用的技术方案是：一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池，包括：正极片、负极片、隔膜、电解液和作为外壳的铝塑复合膜，所述的隔膜为混涂型隔膜，在未化成激活电池时总厚度为11μm至14μm，混涂型隔膜包括单层PE膜、陶瓷涂层和PVDF混涂层，单层PE膜厚度为5μm至7μm，陶瓷涂层为纯度99.99%的α晶型Al2O3小颗粒，颗粒粒径D50≤1.2μm，PVDF混涂层为偏氟乙烯均聚物，即聚偏氟乙烯，涂层厚度为6μm，当电池电池第一次激活，混涂型隔膜在液态电解液浸泡下溶胀凝胶化，厚度被压缩50%。
一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池的加工方法,电池第一次激活温度为50℃至80℃，所述压力为0.3MPa至1.5MPa，，所述电流为0.1C至2C。
优选地，所述的常用温度为68℃至75℃；常用压力为0.5MPa至1.0MPa；常用电流为0.2C至1.5C。
本发明的电池的压缩原理为：所述隔膜的混涂层中的陶瓷为纯度99.99%的α晶型Al2O3，D50≤1.2μm，所述隔膜的混涂层的PVDF为偏氟乙烯均聚物，部分为偏氟乙烯与含氟乙烯基的单体的共聚物。电池第一次激活是在一定温度、压力及电流下进行的，温度为50℃~80℃，压力为0.3MPa~1.5MPa，电流为0.1C~2C。在此条件下PVDF在液态电解液浸泡下溶胀，凝胶化，厚度被压缩50%，使得电池的整体硬化且厚度效果达到采用更薄隔膜的效果，同时凝胶化，有利于正负极片贴合更紧，抑制其循环厚度膨胀，从而改善电池的长循环寿命。其中混涂层的陶瓷起到支撑架构作用。隔膜在未化成激活电池时，总厚度达13μm，因此卷绕时可避免粉尘、极片毛刺等对隔膜刺穿，而引起电芯短路、压降过大的问题。
本发明的有益效果：本发明能够采用较厚的隔膜达到较薄的隔膜效果，有效的避免了电芯短路、压降过大、硬度差，改善长循环寿命，减少电芯过程制造的报废率，降低生产成本。
附图说明：
图1为本发明其中一个实施例的可压缩的软包锂离子电池湿法隔膜示意图。
图2为电池化成工艺的示意图。
图中：1、α晶型Al2O3；2、混涂型隔膜；3、隔膜孔隙；4、基膜。
具体实施方式：
如图1和图2所示，一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池，包括：正极片、负极片、隔膜、电解液和作为外壳的铝塑复合膜，所述的隔膜为混涂型隔膜，在未化成激活电池时总厚度为11至14μm，混涂型隔膜2包括单层PE膜、膜陶瓷涂层和PVDF混涂层，单层PE即基膜4，陶瓷涂层和PVDF混涂层中有隔膜孔隙3，单层PE膜厚度为5μm或7μm，陶瓷涂层为纯度99.99%的α晶型Al2O3 1，D50≤1.2μm，粒径D50指某种物质的粉碎成小颗粒，小颗粒的直径有50%分布在什么范围。PVDF混涂层为聚偏氟乙烯，厚度为6μm，当电池第一次激活，混涂型隔膜在液态电解液浸泡下溶胀、凝胶化，厚度被压缩50%。
一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池的加工方法,电池第一次激活温度为50℃~80℃，所述压力为0.3MPa~1.5MPa，所述电流为0.1C~2C。
本发明的加工步骤：将所述隔膜按照电芯工艺尺寸要求裁切成小卷，小卷烘烤，将正极片、隔膜、负极片、隔膜经自动卷绕机卷绕折叠呈卷芯，热压后测试卷芯的厚度和短路情况，记录相应厚度数据和短路数据，未短路的合格卷芯经封装、注液后，采用库伦高温夹具化成柜化成，再成型，测量电芯的厚度和压降，记录相应厚度数据和压降不良率。按锂电池国家标准（GB31241-2014）送测重物冲击、热滥用、过充和0.5C循环。
下面对选取426163PL型号设计，只隔膜不同的电池进行生产，该型号共折叠15层，测试对应的数据。
方案一：12μm混涂隔膜（即9μm基膜，加上3μm混涂层）
方案二：所述隔膜
方案三：10μm混涂隔膜（即7μm基膜，加上3μm混涂层）
测试数据如下表：
由上述数据可知，采用所述隔膜制作的电芯的厚度与10μm隔膜的厚度相当，但其芯子短路率和成品压降不良率与采用12μm混涂隔膜效果相当说明电池的整体厚度效果达到采用更薄隔膜的效果，减少电芯过程制造的报废率，降低生产成本。

Claims (3)

1.一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池，包括：正极片、负极片、隔膜、电解液和作为外壳的铝塑复合膜，其特征在于：所述的隔膜为混涂型隔膜，在未化成激活电池时总厚度为11μm至14μm，混涂型隔膜包括单层PE膜、陶瓷涂层和PVDF混涂层，单层PE膜厚度为5μm至7μm，陶瓷涂层为纯度99.99%的α晶型Al2O3小颗粒，颗粒粒径D50≤1.2μm，PVDF混涂层涂层厚度为6μm，当电池电池第一次激活，混涂型隔膜在液态电解液浸泡下溶胀凝胶化，厚度被压缩50%。
2.一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池的加工方法,其特征在于：电池第一次激活温度为50℃至80℃，所述压力为0.3MPa至1.5MPa，所述电流为0.1C至2C。
3.根据权利要求2所述的一种新型可压缩隔膜的软包锂离子电池的加工方法，其特征在于：所述的常用温度为68℃至75℃；常用压力为0.5MPa至1.0MPa；常用电流为0.2C至1.5C。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN102832368A (zh) * 2012-09-27 2012-12-19 杭州万好万家动力电池有限公司 一种锂离子电池用隔膜及其应用的锂离子电池
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